CN1006577B - 限定断路器燃弧时间的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新的防止高压断路器在直接试验中因开断失败而过度损坏的测试方法。它是在直接试验线路的限流电抗器和试品之间串接一台，必要时串接两台带有并联阻抗装置的输助开断装置，并在预定的时刻开断试验电流或后续电流，以限制试品的燃弧时间。还可以由与并联阻抗装置串联的弧后电流测量装置进行试品弧后电流的测量。

本发明也适用于熔断器、管型避雷器和自动开关等的开断能力试验。试验线路如图所示。

Description

本发明属于高压断路器开断关合容量试验中的一种限定燃弧时间的测试方法。

通常的直接试验线路由电源、保护断路器、限流电抗器、调节瞬态恢复电压的元件、测量设备和试品等组成。保护断路器一般在试品开断后十分之一秒才开断。用此线路试验高压断路器的开断能力，如果试品开断失败，常因燃弧时间过长而导致试品过度损坏或爆炸。美国电机与电子工程协会会报刊登的“用于强电流试验领域的半周波压缩空气发电机断路器”一文（IEEE    TransacTion    voL    PAS-91    NO1-3    1972    PP    749-752）介绍一种半周波发电机断路器作为保护断路器，如果试品不能在预定的燃弧时间内开断，则借助于特殊的控制线路，使该保护断路器迅速开断。试品的燃弧时间仅比预定值多一个工频半波，从而免于过度损坏。此法的不足在于需用特殊的保护断路器，且不能将试品的燃弧时间限制在预定值之内。另外，通常在试验线路的接地点与试品之间串接一个分流器，以测量弧后电流，但由于试验电流持续时间太长、它与弧后电流之比太大，因而不能采用高阻值的分流器。日本曾采用真空断路器与高阻值的分流器并联，仅在测量弧后电流前后的数毫秒内才让试验电流流过分流器。详见“回路开断现象的电流另点测量”一文（IEEE    TranSacTion    VOL    PAS-94    NO5    1975    PP1980-1900）。此法可提高测量精度和准确度，但必须精确地控制真空断路器的动作，否则有烧坏分流器的危险。

本发明的目的是提供一种防止试品在直接试验中因开断失败而过度损坏的试验方法，它同时也是一种提高弧后电流测量精度和准确度的方法。

本发明的目的是以下列方式实现的：在通常的直接试验线路中增设一台带有并联阻抗装置的辅助开断装置，按预定的操作程序令它在预定的时刻开断试验电流。在它开断后，经并联阻抗装置向试品供给瞬态和工频恢复电压及可能出现的弧后电流或试品开断失败后的后续电流。该并联阻抗装置可由适当参数的电容、电阻或电感并联组成。使其既不过分影响试验的等价性，又能将试品开断失败后的后续电流限制到不足以损坏试品和易于被试品开断的程度。为此，有时可能需用二台带有相应并联阻抗装置的辅助开断装置串联，并令它们相继开断。根据上述原理。本发明包括两种试验方法。第一种试验方法的试验线路如图1所示。按最一般的情况，图中采用两台辅助开断装置〔AB1〕和〔AB2〕。〔G〕为试验电源;〔TS〕为试品;（L〕为限流电抗器;〔ZP1〕和〔ZP2〕为并联阻抗装置;〔MD〕为测量弧后电流的装置;〔VDR〕和〔VDC〕分别为电阻和电容分压器;〔RO〕和〔CO〕为调节瞬态恢复电压的元件。图中未标出保护断路器。试验方法1的操作程序和电流波形如图2所示。〔I1〕为试验电流;〔I2〕为后续电流;〔TO1〕为试品的预定开断时刻;〔T0〕、〔T1〕和〔T2〕分别为〔TS〕、〔AB1〕和〔AB2〕的触头分离时刻。在确保〔AB1〕能在〔TO1〕开断的条件下，〔T1〕应尽量靠近〔TO1〕。应保证〔AB2〕在〔TO1〕以后的一个工频周波内将流过〔ZP1〕的后续电流〔I2〕开断。一般将〔I2〕控制在1千安左右。如果试品在〔TO1〕开断，〔AB1〕应已开断，则电源将通过〔ZP1〕向 〔TS〕供给瞬态和工频恢复电压及弧后电流。〔AB2〕将在〔T2〕以后开断，电源经〔ZP1〕和〔ZP2〕向试品继续施加工频恢复电压。如果试品未能在〔TO1〕开断，因〔AB1〕已在〔TO1〕开断，电源将通过〔ZP1〕向试品供给〔I2〕，〔I2〕的出现即为试品开断失败的标志。试品一般应能开断〔I2〕，如试品不能开断它，将由〔AB2〕在〔T2〕以后开断。此后，电源仍通过〔ZP1〕和〔ZP2〕向试品供给电流，其值约为后续电流的十分之一，该电流未在图2中示出。试品应能开断或承受这一持续约0.1秒的电流。如果试品〔ZP1〕和〔MD〕均能承受持续约0.1秒的后续电流〔I2〕，则可省略〔AB2〕和〔ZP2〕。按图1，试品和〔AB1〕将在〔TO1〕开断，实际上，由于〔ZP1〕的分流作用，〔AB1〕将较〔TS〕提早数微秒开断。一般均选用弧后电流小的断路器作〔AB1〕，其弧隙电阻在开断后迅速增大。只要在〔TS〕开断的瞬间〔AB1〕的弧隙电阻已百倍于〔ZP1〕中的电阻，则试品的弧后电流将大部或全部流经〔ZP1〕，〔AB1〕对弧后电流的分流作用可忽略不计。因此，将测量弧后电流的装置〔MD〕接在〔ZP1〕和分压器〔VDR〕、〔VDC〕的连接点与〔TS〕和〔AB1〕的连接点之间，如图1所示。当〔AB1〕处于短接状态，试验电流不流经〔MD〕;在〔AB1〕燃弧期间，流过〔MD〕的电流为〔AB1〕的弧压降与〔ZP1〕的阻抗的比值，其值一般不超过100安培;在〔TO1〕以后，流过〔MD〕的电流分别受〔ZP1〕和〔ZP1〕与〔ZP2〕之和的限制，可见采用图1的特殊接线可大大降低流过〔MD〕的试验电流与弧后电流之比和〔MD〕所承受的动热负荷。第二种试验方法的试验线路与操作程序和电流波形分别如图3和图4 所示。〔AB3〕为辅助开断装置;〔ZP3〕为并联阻抗装置;〔T3〕为〔AB3〕的触头分离时刻，其余的符号与图1和图2相同。试验方法2的特点是〔AB3〕的触头分离时刻〔T3〕整定在试品预定的开断时刻〔TO1〕以后。如果试品在〔TO1〕开断，〔AB3〕仍处于短接状态，如同未串接〔AB3〕和〔ZP3〕一样。〔AB3〕将在〔T3〕以后开断，此后，电源通过〔ZP3〕向试品施加工频恢复电压。〔ZP3〕的阻抗值按图1中的〔ZP2〕的数值选取。如果〔TS〕未能在〔TO1〕开断，试品将多流过一个工频半波的试验电流。该电流半波的出现即为试品开断失败的标志。〔AB3〕将在下一个电流零点〔TO2〕开断该电流。〔TS〕一般可开断或承受由〔ZP3〕限制的电流。与第一种试验方法相比。方法2的优点是〔AB3〕不影响〔TS〕在〔TO1〕附近的开断过程;〔AB3〕仅在〔TS〕开断失败时才开断大电流，烧损较少;对〔AB3〕的技术要求低;可少用一台辅助开断装置。其缺点是〔TS〕开断失败后将多承受一个工频半波的试验电流和不能在〔TO1〕提供测量弧后电流的方便。图1和图3是单相试验线路。本发明也可用于三相试验。此时辅助开断装置和并联阻抗装置应按三相配置。本发明除按图2和图4进行单次开断试验外，也可按“合分”或自动重合闸操作顺序试验。此时辅助开断装置应在〔TS〕合闸前先闭合，然后按图2和图4的操作程序开断。单相和三相试验时采用冲击短路发电机或交流电网作电源，单相试验时还可采用振荡回路作电源。

合成试验也是一种限定燃弧时间的试验方法。与它相比，本发明的优点是试验效率和成功率较高;所需设备少;等价性较好。与采用半周波发电机断路器的方法相比，本发明的优点是可将试品的燃弧时 间限制在预定值之内;不需要特殊的发电机断路器和特殊的控制线路;可提供一种准确测量弧后电流的新途径。本发明还可用于其他开断大电流的交流电器如熔断器、管形避雷器和自动开关等的开断能力试验。本发明特别适合于新产品的研究性试验。它将有助于目前能用直接试验线路试验的35千伏及以下电压等级的各类开断大电流的交流电器的研制工作，并能促进弧后电流的测量和电弧理论的研究。

为保证本发明的实施和测试方法的等价性，应适当选用有关的装置。〔AB1〕、〔AB2〕和〔AB3〕应具有分闸时间稳定和燃弧时间小于一个工频半波的性能。〔AB1〕的电弧压降应尽可能低，例如，其平均值与工频恢复电压的幅值之比不超过6%，以保证该电弧压降造成的试验电流幅值的降低和试验电流半波持续时间的缩短不超过10%。〔AB1〕还应具有弧后电流小和电弧时间常数短的性能，〔AB1〕和〔AB3〕的开断能力最好应等于或小于试品的开断能力，〔AB2〕的开断能力可低于试品，对〔AB2〕和〔AB3〕的电弧压降等性能不作要求。如果试验高压断路器、熔断器或管形避雷器，可用相应电压等级的SF₆断路器作为〔AB1〕。当试品的额定电压等于或低于35千伏时也可用真空断路器作为〔AB1〕。当试验低压熔断器或自动开关时，可用真空断路器作〔AB1〕，因其电弧压降仅几十伏。可作为〔AB2〕或〔AB3〕的设备较多。并联阻抗装置可用电阻与电容并联而成。〔ZP1〕中的电阻器的阻值应远低于试品熄弧时的弧隙电阻，例如，不大于该电阻的十分之一，但又能将后续电流〔I2〕限制到不足以损坏试品的程度。在不知道试品弧隙电阻的情况下，〔ZP1〕中的电阻器的欧姆数可等于试品工频恢复电压千伏数的0.5-2倍。〔ZP1〕中的电容器的电容值取1-10微法。〔ZP2〕和〔ZP3〕中的电阻 器的阻值均为〔ZP1〕中的电阻器的阻值的10倍。它们的电容器的电容值取0.1-1微法。10-100毫欧的无感分流器作为〔MD〕。由于〔MD〕处于高电位，应将记录用的示波器也置于高位，或用光纤传输测量装置将分流器上的信号引至置于地电位的示波器。利用试验室中的程序控制仪即可实现本发明的操作程序。

Claims (4)

1、一种在直接试验线路中进行断路器开断能力并能限定断路器燃弧时间的测试方法，其特征在于试验时在试验线路中增设一台，必要时增设两台，与被试断路器串联的辅助开断装置；将相应的并联阻抗装置与这些辅助开断装置并联；在预定的时刻令这些辅助开断装置开断试验电流或后续电流。

2、根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于辅助开断装置〔AB1〕在试品预定开断时刻〔TO1〕开断试验电流，辅助开断装置〔AB2〕在〔TO1〕以后一个工频周波内开断。

3、根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于辅助开断装置〔AB3〕在试品预定开断时刻〔TO1〕以后的一个工频半波内开断。

4、根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于将并联阻抗装置〔ZP1〕中的电阻器的欧姆数控制在试品的工频恢复电压的千伏数的0.5-2倍的范围内，将〔ZP1〕中的电容器的电容量控制在1-10微法范围内;将〔ZP2〕和〔ZP3〕中的电阻器的电阻值控制在试品工频恢复电压的千伏数的5-20倍范围内，将〔ZP2〕和〔ZP3〕中的电容器的电容量控制在0.1-1微法范围内。